QKY-2型氣體孔隙度測量儀

一、概    述

孔隙度是岩石的重要性質之一，它定義(yi) 為(wei) 孔隙體(ti) 積與(yu) 岩石幾何體(ti) 積的比值，通常用百分數表示。這種油田水烴類物質占據的孔隙空間的大小，無論對合理評價(jia) 油藏，還是對油藏進行工程施工都是的參數。QKY-2型氣體(ti) 孔隙度測量儀(yi)

我們(men) 根據美國岩心公司的孔隙度儀(yi) 並參考了大量的資料設計的氣體(ti) 孔隙度儀(yi) ，具有結構簡單、操作方便、測定速度快、性能穩定等特點，是岩心分析實驗室的裝置。

二、工作原理

氣體(ti) 孔隙度儀(yi) 是測量體(ti) 積的一種儀(yi) 器，用它可以測定岩樣的骨架體(ti) 積和孔隙度體(ti) 積，利用氣體(ti) 膨脹原理，即玻義(yi) 爾（BoyLE）定律，已知體(ti) 積的氣體(ti) 在確定的壓力下向未知體(ti) 積等溫膨脹，膨脹後可測定最終的平衡壓力。平衡壓力的大小取決(jue) 於(yu) 未知體(ti) 積的大小，而未知體(ti) 積的大小由玻義(yi) 爾定律求得。

該儀(yi) 器可用兩(liang) 種氣體(ti) 作為(wei) 驅替介質，氮氣和氦氣。對於(yu) 一般的砂岩可用氮氣，對於(yu) 較為(wei) 致密的灰岩和孔隙較小的岩樣可用氦氣測定。用氦氣的理由是：①．微小的氦氣（分子分子半徑r=0.9A）作為(wei) 介質能夠進入與(yu) 油藏岩石伴生的毛細管；②．分子量低的氦氣（M=4）對岩石具有較高的滲透能力；③．岩石表麵對氦氣吸咐性較差。

根據玻義(yi) 爾定律如圖所示：氣體(ti) 的已知體(ti) 積V_k與(yu) 所測壓力P_k下等溫膨脹到未知室體(ti) 積V中，膨脹後測量最終平衡壓力P這個(ge) 平衡壓力取決(jue) 於(yu) 未知體(ti) 積量，未知體(ti) 積可以用玻義(yi) 爾定律求得：

V_KP_K=V·P+V_KP…………………………………………  ⑴

V=V_K（P_K－P）／P ……………………………………… ⑵

對於(yu) 低壓真實氣體(ti) ，在彈性體(ti) 積中作等溫膨脹，考慮到器壁的壓變性，忽略一些次要因素，計算由下式表示：

㈠．岩樣顆粒體(ti) 積的測定

由上述所知，隻要用同樣的方法進行兩(liang) 次實驗就可以確定出岩樣的顆粒體(ti) 積，即未知室不裝岩樣時得到的平衡壓力為(wei) P₁，未知室空間體(ti) 積為(wei) V₁

這裏應該指出的是：由於(yu) 我們(men) 所用的氣體(ti) 孔隙度儀(yi) 結構設計上考慮了精度和已知室的校正問題，所以在岩樣杯（未知室）中裝滿了不同體(ti) 積的鋼盤，在測定P1時，應在岩樣杯中裝滿鋼圓盤，測定P時應從(cong) 杯中取出與(yu) 岩樣體(ti) 積相當的鋼盤體(ti) 積，記錄取出鋼圓盤體(ti) 積V_鋼，所以顆粒體(ti) 積為(wei) ：

Vg=V₁+V_鋼－V₂ ……………………………………⑹

㈡．用TY－B岩心夾持器測定岩樣的孔隙體(ti) 積：

用氣體(ti) 孔隙度儀(yi) 與(yu) TY－B岩心夾持器連接，就可以測定岩樣的孔隙體(ti) 積，TY－B岩心夾持器如圖所示：

首先在夾持器中裝一不滲透的鋼（或有機玻璃）柱塞，用高壓氣體(ti) 向岩心夾持器的環形空間加壓，使膠皮筒緊貼柱塞使之密封。然後打開閥門使已知室的氣體(ti) 膨脹到夾持器中，獲得平衡壓力P₁即得到一個(ge) 空間（包括通往加壓柱塞管線的空間）體(ti) 積為(wei) V₁。

然後，用標準圓形岩心替換夾持器中的鋼柱塞，用同樣的方法獲得平衡壓力，即又得到一個(ge) 空間體(ti) 積V（包括岩樣內(nei) 孔隙體(ti) 積+V₁）。岩樣的孔隙體(ti) 積V_P為(wei) ：

V_P＝V－V₁

㈢、岩樣外表體(ti) 積與(yu) 孔隙度的確定

1．外表體(ti) 積的求法：

2．孔隙度的求法：

根據下式就可求出岩樣的孔隙度Ф：

Ф=1－Vg／V_f 或 Ф=V_P／V_f………………………⑻

㈣．公式③中V_K、G確定

其方法是在同一原始壓力P_K下測定：

⑴．岩樣杯中裝滿鋼圓盤時的平衡壓力P₁；

⑵．從(cong) 杯中取出第一號鋼圓盤後的平衡壓力P₂；

⑶．從(cong) 杯中取出第三號鋼圓盤（同時裝進第一號鋼圓盤）的平衡壓力P₃；

根據公式③就可以知道下麵三個(ge) 描述性方程：

三、儀(yi) 器結構及各部件說明

本儀(yi) 器是根據玻義(yi) 爾定律設計的，所以等溫很重要，故要求安裝在非通氣區，沒有空氣直接流通的室內(nei) 實驗台上，隻要溫度穩定在2%範圍內(nei) ，即可測得穩定的結果。流程圖及實物參考圖如下：

儀(yi) 器有下列部件：

1．氣源閥：供給孔隙計調節器低於(yu) 1MPa氦（氮）氣，當供氣閥關(guan) 閉時，調節器通過常泄，使壓力保持恒定。

2．調節器：將1MPa的壓力準確地調節到0.7MPa以下。

3．供氣閥：連接0.7MPa以下壓力的氣體(ti) 到標準室和壓力計，它是標準室體(ti) 積的上遊極限。

4．標準室：已知體(ti) 積室。

5．樣品閥：能使標準室內(nei) 0.7MPa壓力的氣體(ti) 連接到未知室體(ti) 積上去，它是標準室體(ti) 積的下遊極限。

6．放空閥：使末知體(ti) 積中的初始壓力為(wei) 0MPa，同時又可以使平衡後的氣體(ti) 放入大氣。

7．壓力計：測量體(ti) 係中氣體(ti) 壓力，用來指示標準室的壓力準確達到0.7MPa以下，並指示體(ti) 係平衡的壓力。

四、測試準備

㈠．樣品準備

1．樣品加工：將待測樣品用鑽床成直徑為(wei) 25mm，長度為(wei) 60mm，如果不能加工成規則形狀的樣品，可用其它方法製成能放入岩心室的形狀也可以。

2．樣品處理：含油樣品先洗油（含鹽量大的要除鹽），在105℃的烘箱中烘幹（時間長知可視具體(ti) 情況而定），然後放入幹燥器中冷至室溫，等測。

㈡．儀(yi) 器準備

1．連接好岩心室或夾持器；

2．接通氣源；

3．關(guan) 閉放空閥和樣品閥，打開氣源閥和供氣閥，用調節器使標準室的壓力達到0.6MPa以下。

4．關(guan) 閉供氣閥，穩定一段時間後，加壓力不下降，說明整個(ge) 係統不漏氣，否則就需要檢漏。

5．打開樣品閥，穩定一段時間後，如壓力不下降，說明整個(ge) 係統不漏氣，否則就應檢漏（可用肥皂液檢漏）。

6．如果停用時間較長，正式測量之前應對壓力計進行校正。

五．測試步驟

㈠．顆粒體(ti) 積測定：

1．測量各個(ge) 鋼圓盤和岩樣的幾何體(ti) 積，用遊標卡尺量其直徑與(yu) 長度。為(wei) 了便於(yu) 區分，將鋼圓盤從(cong) 小到大編號為(wei) 1、2、3、4。

2．將測量後的鋼圓盤全部裝入樣品杯中，並把該杯密封於(yu) 夾持器中。

3．開氣源閥、供氣閥，用壓力調節器將壓力調至原始壓力P_k，待壓力穩定後，關(guan) 閉供氣閥，並記下P_k然後關(guan) 閉放空閥。開樣品閥，氣體(ti) 膨脹到樣品杯（末知室），壓力計讀數從(cong) P_k下降，待壓力穩定後，記下此平衡壓力P₁。

4．關(guan) 樣品閥，開放空閥，取出1號鋼圓盤，然後將樣品杯在夾持器中密封，關(guan) 放空閥重複步驟（3），記下平衡壓力P₂及取出的1號鋼圓盤體(ti) 積V₁，隨後關(guan) 掉樣品閥，開放空閥，取出3號鋼圓盤（同時裝入1號鋼圓盤），將樣品杯裝入夾持器中密封，關(guan) 放空閥，重複步驟（3），記下平衡壓力P₃及鋼圓盤V₂。

5．隨後關(guan) 掉樣品閥，開放空閥，從(cong) 樣品杯中取出全部鋼圓盤，裝入岩樣，如岩樣未裝滿岩樣標，用鋼圓盤充填。盡量將樣品杯填滿（原則是使其空間體(ti) 積縮小）。然後將樣品杯裝入夾持器中密封，重複步驟3記錄下平衡壓力P及取出的鋼圓盤體(ti) 積V_鋼。

一塊樣品測定完畢後，如要連續測多塊樣品，隨後的岩樣重複步驟5就可以了。

QKY-2型氣體(ti) 孔隙度測量儀(yi) 六、儀(yi) 器主要技術參數

1．測試岩心直徑：Ф25㎜

2．測試岩心長度：60㎜

3．工作介質：氦氣和氮氣

4．工作壓力：0.7MPa

5．測量誤差：±0.5%

6．壓力量程：1MPa

7．壓力精度：≤0.1%